2019-2020学年高中化学课时作业4原子核外电子的排布元素周期律含解析 人教版必修
课时作业4
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基础巩固
1．下列排列顺序正确的是( )
A．熔、沸点：Cl2>Br2>I2
B．微粒半径：Ca2＋>Cl－>Mg2＋
C．碱性：KOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
D．氧化性：Cu2＋>Fe3＋>K＋
解析：对于卤族元素的单质，随着核电荷数的增大，熔、沸点逐渐升高，A错误；Ca2＋和Cl－核外都是三层电子，对于核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，半径越小，即Cl－>Ca2＋，B错误；金属性K>Mg>Al，所以碱性：KOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，C正确；根据离子反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，可知Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，D错误。
答案：C
2．X、Y、Z和R分别代表四种元素，如果aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是( )
A．a－c＝m－n B．a－b＝n－m
C．c－d＝m＋n D．b－d＝n＋m
解析：由aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－四种离子的电子层结构相同知，这四种离子的核外电子数相等。核外电子数＝核内质子数－阳离子的电荷数＝核内质子数＋阴离子的电荷数，原子序数＝核内质子数，所以得：a－m＝b－n＝c＋n＝d＋m。A.a－c＝m＋n，故A错；B.a－b＝m－n，故B错；C.c－d＝n－m，故C错；D.b－d＝m＋n，故D正确。
答案：D
3．(2019年盘锦高一检测)下列关于元素周期表和元素周期律的说法不正确的是( )
A．第3周期元素从Na到Cl，金属性逐渐增强
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
C．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强
D．原子序数从3依次增加到9，原子半径逐渐减小
解析：同周期自左而右金属性减弱，非金属性增强，第3周期元素从Na到Cl金属性逐渐减弱，A错误；同主族自上而下非金属性减弱，非金属性越强氢化物越稳定，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱，B正确；氧与硫均为第ⅥA族元素，同主族自上而下非金属性减弱，O比S的非金属性强，C正确；原子序数从3依次增加到9的元素处于第2周期，同周期自左而右原子半径依次减小，D正确。
答案：A
4．下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是( )
①原子序数为15的元素的原子半径小于N原子半径
②第ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元素
③第二周期第ⅣA族元素的氢化物的稳定性大于NH3
④原子序数为12的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性大于Al(OH)3
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
解析：本题考查原子结构与元素周期律。①原子序数为15的元素为磷，其原子半径大于N原子半径，错误；②在周期表中，同一周期，从左至右元素非金属性逐渐增强，
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卤素是同周期中非金属性最强的元素，正确；③第二周期第ⅣA族元素是碳，它的氢化物为CH4，稳定性小于NH3，错误；④原子序数为12的元素是镁，Mg(OH)2的碱性大于Al(OH)3，正确。
答案：C
5．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下列说法正确的是( )
A．只有非金属元素能形成含氧酸或含氧酸盐
B．除短周期外，其他周期均有18种元素
C．第3周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
D．除稀有气体外的非金属元素都能形成不同价态的含氧酸
解析：Al、Mn等金属元素也能形成含氧酸或含氧酸盐，A错误。第6、7周期均有32种元素(第7周期排满时)，B错误。非金属元素中的H、O、F不能形成含氧酸，D错误。
答案：C
6．(2019年郑州高一检测)A、B、C为短周期元素，在元素周期表中所处的位置如图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数，B原子核内质子数和中子数相等。
(1)写出A、B、C三元素名称：________、________、________。
(2)C在元素周期表中的位置是________。
(3)B的原子结构示意图为________，C的氢化物与B的氢化物的稳定性强弱顺序为________>________(填化学式)。
(4)比较A、C的原子半径：A________(填“>”或“<”)C，写出A的气态氢化物与A的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：________________。
解析：据A、B、C在元素周期表中的位置可知，A、C处于第2周期，B处于第3周期，设B的原子序数为x，则A为x－9，C为x－7，据题意有x－9＋x－7＝x，则x＝16，又由于B原子核内质子数和中子数相等，则B的中子数为16，即为S，那么A为N，C为F。
答案：(1)氮 硫 氟 (2)第2周期ⅦA族
(3) HF H2S
(4)> NH3＋HNO3===NH4NO3
7．现有部分元素的原子结构特点或性质如表：
X
其单质之一是空气中的主要成分，最常见的助燃剂
Y
其某种核素不含中子
Z
失去一个电子后，形成氖原子电子层结构
W
最外层电子数是次外层电子数的2倍
(1)写出X、Y元素的元素符号：X________，Y________。
(2)画出下列微粒的结构示意图：Z原子：________，W原子：________。
(3)写出两种由上述任意三种元素组成的物质的水溶液呈碱性的物质：________、________。(填化学式)
解析：根据题给信息推断，X为氧元素，Y为氢元素，Z为钠元素，W为碳元素。(1)X、
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Y元素的元素符号：X为O，Y为H。
(2)微粒的结构示意图钠原子：，碳原子：。
(3)由上述任意三种元素组成的物质的水溶液呈碱性的物质为NaOH、Na2CO3。
答案：(1)O H (2)
(3)NaOH Na2CO3
能力提升
8．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X元素的单质可在自然界形成最硬的矿石，Y原子最外层有6个电子，Z元素的氧化物可做高温耐火材料且其最高价氧化物的水化物是难溶于水的碱性物质，W与X同主族。下列叙述正确的是( )
A．原子最外层电子数由小到大的顺序：X＝W＜Y＜Z
B．原子半径由大到小的顺序：r(W)＞r(X)＞r(Y)＞r(Z)
C．元素非金属性由强到弱的顺序：X>Y>W
D．元素的简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：
Y>X>W
解析：短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X元素的单质可在自然界中形成最硬的矿石，该矿石为金刚石，则X为C元素；Z元素的氧化物可做耐高温材料且其最高价氧化物的水化物是难溶于水的碱性物质，则Z为Mg元素；Y原子最外层有6个电子，而且原子序数比Mg小，则Y为O元素；W与C元素同主族，则W为Si元素。A.原子最外层电子数由小到大的顺序：Z
r(W)>r(X)>r(Y)，故B错误；C.X为C元素，Y为O元素，W为Si元素，则元素非金属性由强到弱的顺序：Y>X>W，故C错误；D.元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：O>C>Si，则简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：Y>X>W，故D正确。
答案：D
9．A、B为两短周期元素，A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5，则A和B形成的化合物的化学式为( )
A．A2B3 B．BA2
C．AB4 D．B3A2
解析：A、B两元素原子的L层上有电子且相差3个，则K层上肯定填满2个，而B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5，所以A元素原子的结构示意图为，B元素原子的结构示意图为，即A为氮元素，B为镁元素，形成的化合物为Mg3N2(氮化镁)。
答案：D
10．(2019年宜昌高三模拟)X、Y、Z、R、W是原子序数依次增大的五种短周期元素。Y和R同主族，可组成共价化合物RY2，Y和Z最外层电子数之和与W的最外层电子数相同。25℃时，0.1 mol/L X和W形成化合物的水溶液pH为1。下列说法正确的是( )
A．Y、Z、W三种元素组成化合物的水溶液可能显碱性
B．Z与Y、Z与W形成的化合物的化学键类型完全相同
C．简单离子的半径： Z＞R＞W＞Y
D．因非金属性Y＞R，所以X与Y组成化合物的沸点低于X与R组成化合物的沸点
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解析：XW组成为一元强酸，X为氢元素，W为氯元素。Y和R同主族，可组成共价化合物RY2，Y为氧元素，R为硫元素，Z最外层有1个电子，由原子序数关系可知为钠元素。A项，NaClO溶液因ClO－水解呈碱性，正确；B项，Na2O2中除离子键外还有共价键，NaCl中只有离子键，错误；C项，简单离子半径：S2－>Cl－>O2－>Na＋，错误；D项，H2O常温下呈液态，H2S常温下呈气态，前者沸点高，错误。
答案：A
11．(2018年河南八市质检)有a、b、c、d四种短周期主族元素，它们在周期表中的位置如图所示，已知四种元素中只有b为金属元素，则下列有关说法中正确的是( )
a
b
c
d
A.离子半径：b>c>d>a
B．bn＋与dm－在水溶液中可形成化合物bmdn
C．简单气态氢化物的稳定性：aS2－>N3－>Al3＋，A项错误；Al3＋、S2－相互促进水解，故在水溶液中不能形成Al2S3，B项错误；非金属性：N>P，则简单气态氢化物的稳定性：NH3>PH3，C项错误；Al(OH)3与H2SO4可发生反应，D项正确。
答案：D
12．(2019年湖北华科附中月考)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们的原子最外层电子数为互不相等的奇数，且X、Y、W原子最外层电子数之和恰好等于Z元素的核电荷数，X与W的最高化合价之和为8。常见元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素单质，下列说法中不正确的是( )
A．Y、Z形成的一种化合物强度高，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料，该化合物属于原子晶体
B．化合物YW3遇水能强烈水解，产物之一具有强氧化性
C．假如离子化合物YX5存在。该物质与水反应必然生成气体X2，同时得到一种弱碱溶液
D．因为Z的氧化物熔点很高。不适宜于电解，故工业上常用电解Z与W形成的化合物制取单质Z
解析：常见元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素单质，即Z是铝元素。又因为短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们的原子最外层电子数为互不相等的奇数，且X、Y、W原子最外层电子数之和恰好等于Z元素的核电荷数，X与W的最高化合价之和为8，所以X是氢元素或锂元素，Y是氮元素，W是氯元素。根据性质可知，AlN形成的晶体是原子晶体，选项A正确；化合物YW3即NCl3遇水强烈水解生成一水合氨和次氯酸，次氯酸具有强氧化性，选项B正确；假如YX5存在，该物质即NH4H与水反应必然生成气体氢气，同时得到一种弱碱溶液，该溶液是氨水，选项C正确；工业上通过电解熔融的氧化铝制取单质铝。氯化铝是共价化合物，熔融时不能导电，选项D不正确。
答案：D
13．(2019年廊坊高一检测)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，反应如下：3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl。
完成下列填空：
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(1)有关制备氮化硅的上述反应中，属于第2周期元素的是________(填写元素符号)
(2)比较Si和Cl两种元素非金属性强弱的方法是________(填序号)。
a．比较两种元素的气态氢化物的沸点
b．比较两种元素的原子获得一个电子时释放能量的大小
c．比较相同条件下两种元素氢化物水溶液的酸性强弱
(3)Si与Al、Be具有相似的化学性质，写出Si与强碱溶液反应的离子反应方程式：__________________________。
解析：(1)N属于第2周期元素。
(2)气态氢化物沸点的大小与分子间作用力有关，属于物理性质，与非金属性(化学性质)无关，a错误；原子获得一个电子时释放的能量越大，元素的非金属性越大，b正确；最高价氧化物的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，而不是指氢化物的酸性，c错误，故可以比较Si和Cl两种元素非金属性强弱的方法是b。
(3)Si、 Al、Be三种元素均处于金属与非金属元素的交界处，所以三者的化学性质相似；Si与强碱溶液反应的离子反应方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。
答案：(1)N (2)b
(3)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑
探究拓展
14．(2019年承德高三月考)现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示：
元素编号
元素性质或原子结构
X
周期序数＝主族序数＝原子序数
Y
原子最外层电子数为a，次外层电子数为b
Z
原子L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b
M
单质在自然界中的硬度最大
N
位于第3周期，最外层电子数是电子层数的2倍
(1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称：X________，Y________，Z________，N________。
(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，许多分子含有的电子数相等，写出符合下列要求的分子式：
①含10e－且呈正四面体结构的分子：________；
②含14e－的双原子分子：________；
③含16e－且能使溴水褪色的分子：________；
④含18e－且常温下呈液态的分子：________。
解析：(1)根据周期序数＝主族序数＝原子序数，推知X为氢元素；根据电子数：Z原子L层＝a＋b，M层＝a－b，Y原子最外层为a，次外层为b，得出b＝2，a＝6，从而推得Y、Z分别为氧元素、硅元素；金刚石在自然界中的硬度最大，故M为碳元素；N位于第3周期，最外层电子数是电子层数的2倍，则推得N为硫元素。(2)①CH4为含10e－的正四面体分子，②CO为双原子14e－分子，③乙烯能和溴水发生加成反应，使溴水褪色，④H2O2在常温下为18e－的液态分子。
答案：(1)氢 氧 硅 硫 (2)①CH4 ②CO
③C2H4 ④H2O2
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15．(2019年湖北神农架调研)某同学为了验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验操作步骤：
Ⅰ.打开弹簧夹1，关闭弹簧夹2，并打开活塞a，滴加盐酸。Ⅱ.A中看到白色沉淀时……，关闭活塞a。请回答：
(1)B中反应的离子方程式为______________________________。
(2)通过步骤Ⅰ、Ⅱ得知盐酸具有的性质是________(填字母)。
A．挥发性 B．还原性
C．氧化性 D．酸性
(3)C装置的作用是________，X是________(写化学式)。
(4)为了验证碳的非金属性强于硅，步骤Ⅱ中未写的操作和现象是_______________，D中反应的化学方程式是____________________。
(5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是___________________(从原子结构角度加以解释)。
解析：(1)B中是盐酸和CaCO3反应，离子方程式为：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。(2)盐酸可以和碳酸钙反应证明有酸性，A中有沉淀生成，说明盐酸进入到A中，则说明盐酸具有挥发性，选AD。(3)通过比较碳酸和硅酸的酸性强弱来验证碳和硅两种元素非金属性的相对强弱，利用CO2和Na2SiO3反应来比较碳酸和硅酸的酸性强弱，制取的CO2中混有挥发出来的HCl，故C装置的作用是除去HCl，可用饱和NaHCO3溶液吸收。(4)步骤Ⅱ中的操作和现象是：关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，当D中出现白色胶状沉淀后，化学方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 (5)碳、硅的非金属性逐渐减弱的原因是碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径增大，得电子能力减弱，非金属性减弱。
答案：(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ (2)AD (3)除HCl气体 NaHCO3 (4)关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2 当D中出现白色胶状沉淀后 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 (5)碳和硅位于同一主族，从上到下，原子半径增大，得电子能力减弱，非金属性减弱
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